JP2633271B2 - Apparatus and method for controlling gas turbine engine - Google Patents

Apparatus and method for controlling gas turbine engine

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JP2633271B2
JP2633271B2 JP62304383A JP30438387A JP2633271B2 JP 2633271 B2 JP2633271 B2 JP 2633271B2 JP 62304383 A JP62304383 A JP 62304383A JP 30438387 A JP30438387 A JP 30438387A JP 2633271 B2 JP2633271 B2 JP 2633271B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26Control of fuel supply
    • F02C9/28Regulating systems responsive to plant or ambient parameters, e.g. temperature, pressure, rotor speed

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はガスタービンエンジンのエンジン制御システ
ム及び方法に関する。
The present invention relates to an engine control system and method for a gas turbine engine.

従来の技術 ガスタービンエンジンの燃料制御システムはエンジン
排気圧のエンジン空気取入口全圧に対する比P5/P2で定
義されるエンジン圧力比(EPR)の如きエンジンパラメ
ータにもとづいて閉ループ動作を行なう。すなわち、望
ましいあるいは基準のEPRがスロットル設定状態及び周
囲の大気状態にもとづいて計算されてエンジンの実際の
EPRと比較され、その結果に応じて燃料供給量がEPRの誤
差をゼロにするように変化される。基準EPRあるいは実
際のEPRの計算に必要な信号のいずれかが検出できない
ような場合には制御動作は別の制御モード、例えばエン
ジンが2軸ガスタービンエンジンであるような場合は低
圧コンプレッサの速度N1に基いてなされることを余儀な
くされる。このような場合、N1の基準値(N1REF)が大
気状態及びスロットル設定状態にもとづいて計算され
る。このしN1REFは実際のN1と比較され、その結果に応
じて燃料供給量がN1とN1REFとの誤差をゼロにするよう
に変化される。しかし、これらの異なった基準値の特性
は異なっているため制御モードの切換えに際しエンジン
速度が一時的に急変する可能性がある。これを「パイ
プ」と称する。パイプは航空機のパイロットや乗客に不
安を与えるばかりでなくエンジンの動作状態を変化させ
ている際、例えばパイロットが緊急にエンジン出力を全
開にしているような際に生じるとエンジンが期待通りに
応答せず危険な状態を生じさせる。
The fuel control system of the prior art gas turbine engine performs a closed loop operation based on engine parameters such as engine pressure ratio defined by the ratio P 5 / P 2 with respect to the engine air inlet total pressure of the engine exhaust pressure (EPR). That is, the desired or reference EPR is calculated based on the throttle setting and ambient air conditions to
It is compared with the EPR, and the fuel supply amount is changed according to the result so as to make the error of the EPR zero. If either the reference EPR or the signal required to calculate the actual EPR cannot be detected, the control action is another control mode, for example the speed N of the low pressure compressor if the engine is a two-shaft gas turbine engine. Forced to be based on one . In this case, the reference value N 1 (N 1REF) is calculated based on the atmospheric conditions and the throttle setting. Then, N 1REF is compared with the actual N 1, and the fuel supply amount is changed according to the result so as to make the error between N 1 and N 1REF zero. However, since the characteristics of these different reference values are different, there is a possibility that the engine speed temporarily changes suddenly when switching the control mode. This is called a "pipe". Pipes not only cause anxiety to the pilots and passengers of the aircraft, but also cause the engine to respond as expected when changing engine operating conditions, such as when the pilot is urgently opening the engine output. Causes dangerous situations.

ユナイテッド テクノロジーズ コーポレーションの
プラット アンド ポイットニー部門が製造している公
知のPW2037形2軸エンジンではかかる制御モードの変化
が生じた場合に新たな基準パラメータを故障の瞬間に故
障した基準パラメータの値に適合させることによりバン
プを除去している。より詳細には、EPRが主モードであ
りN1がバックアップモードである場合EPRに基いた制御
動作がなされている間N1の値を連続的にモニタし、EPR
制御モードが故障すると故障の直前のN1の値を制御に使
い、N1REFの値をこのN1の値に等しくなるように適合さ
せる。EPR制御モードが故障した直後の望ましいN1の値
(すなわち適合されたN1REFの値)が故障前のN1の値と
ほゞ同じであればバンプは事実上除去される。これはエ
ンジンが定常状態で動作している際にあるいはゆっくり
した加減速動作をしている際にEPR制御モードが故障し
た場合に相当する。一方EPR制御モードの故障がエンジ
ンが大きく状態を変化させ始めるあたりで生じると、EP
R制御モードの故障が生じた時点におけるエンジン速度
と、EPR制御モードの故障が生じた時点における新たな
スロットル設定位置に対応した望ましいエンジン速度
(N1REF)とが大きく異なるためバンプは除去されずに
残る。これに応じてフォールトロジックが過大な補償を
行ないその結果エンジン推力が大きく低下してしまう。
With the known PW2037 two-shaft engine manufactured by United Technologies Corporation's Pratt & Poitney Division, if such a control mode change occurs, the new reference parameter is adapted to the value of the failed reference parameter at the moment of failure. Is used to remove the bumps. More particularly, EPR is continuously monitoring the value between N 1 which is N 1 the main mode have been made the control operation based on EPR when a backup mode, EPR
Use the control mode fails the value of N 1 of the previous failures in the control, to adapt the value of N 1ref to be equal to the value of the N 1. If EPR control mode (the value of ie adapted N 1ref) desired N 1 value immediately after the failure Ho value of N 1 before the failure Isuzu identical bumps are virtually eliminated. This corresponds to a case where the EPR control mode fails while the engine is operating in a steady state or performing a slow acceleration / deceleration operation. On the other hand, if a failure in the EPR control mode occurs when the engine begins to change state significantly, EP
Since the engine speed at the time of the failure of the R control mode greatly differs from the desired engine speed (N 1REF ) corresponding to the new throttle setting position at the time of the failure of the EPR control mode, the bump is not removed. Remains. In response, the fault logic provides overcompensation, resulting in a significant reduction in engine thrust.

発明が解決しようとする問題点 そこで本発明の一の目的はガスタービンエンジンの制
御モードを第1のエンジンパラメータにもとづいたモー
ドから別のエンジンパラメータにもとづいたモードに切
換える際切換えに伴って生じるエンジン動作への影響が
最小化されるエンジン制御システム及び方法を提供する
にある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an engine which accompanies switching when a control mode of a gas turbine engine is switched from a mode based on a first engine parameter to a mode based on another engine parameter. It is an object of the present invention to provide an engine control system and method with a minimal effect on operation.

本発明の別の目的はガスタービンエンジンの制御モー
ドを一のパラメータの実際値の関数として制御を行なう
制御モードからそのパラメータの合成値の関数として制
御を行なう制御モードにエンジン動作への影響が最小に
なるように切換えるガスタービンエンジンの燃料制御シ
ステム及び方法を提供するにある。
Another object of the present invention is to change the control mode of the gas turbine engine from a control mode in which the control mode is controlled as a function of the actual value of one parameter to a control mode in which the control mode is controlled as a function of the composite value of the parameter, so that the influence on the engine operation is minimized. And a fuel control system and method for a gas turbine engine that switches to

問題点を解決するための手段 要約すると、本発明によるガスタービンエンジンの制
御システムは制御パラメータの実際の測定値が使用不可
となるとそのパラメータの合成値にもとづいて制御を行
なう。制御パラメータを合成パラメータに切換える際に
エンジン動作の制御が滑らかに切換えられるように合成
パラメータには一定のトリムが加えられ、これにより合
成パラメータは切換えの際パラメータの実際値のうち最
後に測定された値に等しくされる。その結果、制御モー
ドを切換えてもエンジン動作が急変することはない。切
換えの後はトリムされた合成パラメータはトリムされて
いない合成パラメータの変化に対応して同量だけ変化さ
れる。
SUMMARY OF THE INVENTION In summary, a control system for a gas turbine engine according to the present invention performs control based on a composite value of control parameters when actual measured values of the control parameters become unavailable. When switching the control parameters to the composite parameters, a constant trim is added to the composite parameters so that the control of the engine operation is smoothly switched, so that the composite parameters are measured last among the actual values of the parameters at the time of switching. Is equal to the value. As a result, even if the control mode is switched, the engine operation does not change suddenly. After the switch, the trimmed synthesis parameters are changed by the same amount in response to changes in the untrimmed synthesis parameters.

作用 すなわち、本発明によるガスタービンエンジン制御シ
ステムはエンジンを一のパラメータの実際値の関数とし
て制御し、このパラメータの信頼できる実際値が使用不
可となると制御モードをそのパラメータの合成値の関数
にもとづく制御モードに切換える。切換えの際のパラメ
ータ合成値の初期値としてはパラメータ実際値が消失す
る直前に測定された実際値が使用され、この初期値はパ
ラメータの合成値か変化するとそれに等しい量だけ変化
させられる。
In effect, the gas turbine engine control system according to the present invention controls the engine as a function of the actual value of a parameter, and based on a function of the composite value of that parameter when the reliable actual value of this parameter becomes unavailable. Switch to control mode. The actual value measured immediately before the actual parameter value disappears is used as the initial value of the parameter composite value at the time of switching, and this initial value is changed by an amount equal to the parameter composite value when it changes.

本発明システム及び方法ではパラメータの実際値が消
失するとパラメータ合成値に一定値のトリムが加えられ
る。このトリムは切換えの時点で合成値の大きさをパラ
メータの最後の良好な実際値の大きさに等しくするよう
な値を有する。そこで、切換えの瞬間に制御入力信号が
急にパラメータ合成値に切換えられてもこの入力信号値
はパラメータの最後に測定された実際値と変わらずエン
ジン動作に急な変化ないしバンプは生じない。
In the system and method of the present invention, when the actual value of the parameter disappears, a fixed value trim is added to the parameter composite value. This trim has a value such that at the time of the switching the magnitude of the composite value is equal to the magnitude of the last good actual value of the parameter. Thus, even if the control input signal is suddenly switched to the parameter composite value at the moment of the switch, this input signal value does not change from the last measured actual value of the parameter and no sudden change or bump occurs in the engine operation.

好ましい実施例では構成パラメータとしては圧縮機速
度が使われるが、本発明は任意のパラメータの実際値か
ら合成値への切換えに伴うエンジン動作のバンプをも除
去するのに有効である。
Although the preferred embodiment uses compressor speed as a configuration parameter, the present invention is effective in removing any bumps in engine operation associated with switching from actual to composite values of any parameter.

実施例 本発明の以上の及びその他の目的,特徴及び利点は以
下図面を参照しながら行なう本発明の望ましい実施例に
ついての詳細な説明より明らかとなろう。
Embodiments The above and other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.

以下の説明では本発明の一実施例として参照符号10で
概括的に示す2軸ターボファンガスタービンエンジンを
考える。エンジン10は低圧タービン14にシャフトを介し
て結合された低圧圧縮機12と;高圧タービン18にシャフ
トを介して結合された高圧圧縮機16と;高圧圧縮機と高
圧タービンとの間に配設された燃焼部20とよりなる。複
数の燃料ノズル22が燃焼部20の燃焼器24に燃料を噴射す
る。ノズル22へ供給される燃料の流量は弁26により変化
される。
In the following description, a two-shaft turbofan gas turbine engine indicated generally by the reference numeral 10 will be considered as one embodiment of the present invention. The engine 10 is disposed between a low-pressure compressor 12 connected via a shaft to a low-pressure turbine 14; a high-pressure compressor 16 connected via a shaft to a high-pressure turbine 18; Combustion section 20. The plurality of fuel nozzles 22 inject fuel into the combustor 24 of the combustion unit 20. The flow rate of the fuel supplied to the nozzle 22 is changed by the valve 26.

電子エンジン制御装置が燃料流量をパイロットの要求
(スロットル設定)や様々な航空機及びエンジンパラメ
ータにともづいてまた様々なパラメータ間に成立する理
論的及び経験的関係式に従って自動制御する。本実施例
では電子エンジン制御装置による燃料流量制御の際の主
制御モードの動作はエンジン出口圧(P5)に対するエン
ジン入口圧(P2)の比として定義されるエンジン圧力比
(EPR)にもとづいて実行される。図示したように、入
口圧P2をあらわす信号28と出口圧P5をあらわす信号30と
が除算器32に供給される。除算器32はエンジン圧力比EP
Rをあらわす信号34を出力し、信号34はブロック36で示
した燃料制御部分に供給される。この燃料制御部分36は
実際のEPRと比較されるエンジン圧力比の計画値であるE
PRスケジュールを格納している。制御部分36は信号38を
燃料ノズル弁26に送って燃料流量を制御し実際のEPRが
その時のスロットル設定に対応したEPRスケジュールと
一致するようにエンジン速度を変化させる。
An electronic engine controller automatically controls the fuel flow based on pilot requirements (throttle settings), various aircraft and engine parameters, and according to theoretical and empirical relationships established between the various parameters. In this embodiment, the operation of the main control mode at the time of fuel flow control by the electronic engine control device is based on the engine pressure ratio (EPR) defined as the ratio of the engine inlet pressure (P 2 ) to the engine outlet pressure (P 5 ). Executed. As shown, a signal 30 representing the signal 28 and the outlet pressure P 5 representing the inlet pressure P 2 is supplied to a divider 32. The divider 32 has an engine pressure ratio EP
A signal 34 representing R is output, which is provided to the fuel control section indicated by block 36. This fuel control portion 36 is a planned value of the engine pressure ratio E to be compared with the actual EPR.
Stores PR schedule. The control section 36 sends a signal 38 to the fuel nozzle valve 26 to control the fuel flow and change the engine speed so that the actual EPR matches the EPR schedule corresponding to the current throttle setting.

主燃料制御パラメータであるEPR、あるいはEPRスケジ
ュールが使用できなくなった場合あるいは信頼できなく
なった場合(このような状態を以下EPRモード故障と称
する)、制御部分36は燃料流量制御を副燃料制御パラメ
ータである低圧側圧縮機速度N1にもとづいた制御に切換
える。図面を参照するに、制御部分40が低圧側圧縮機基
準速度計画値N1REFをあらわすスケジュールされた出力
信号42を連続的に発生する。この基準速度は現在の状態
及び現在のスロットル設定下においてエンジンが許容す
る最大速度である。実際の低圧圧縮機の速度N1をあらわ
す信号44が減算器46においてN1REFから減算され、得ら
れた差をあらわす信号48がスイッチ50に供給される。勿
論エンジンはまだEPRにもとづいて制御されている状態
にあるが、N1は制御部分中に組込まれたEPRスケジュー
ルよりEPRの関数となる。
If the primary fuel control parameter, EPR, or the EPR schedule becomes unavailable or unreliable (hereinafter such a condition is referred to as an EPR mode failure), the control unit 36 controls the fuel flow rate control using the secondary fuel control parameter. It switched to control based on certain low-pressure side compressor speed N 1. Referring to the drawing, the control section 40 continuously generates a scheduled output signal 42 representing the low-side compressor reference speed plan value N1REF . This reference speed is the maximum speed allowed by the engine under the current conditions and current throttle settings. Actual signal 44 representing the speed N 1 of the low-pressure compressor is subtracted from N 1ref in the subtracter 46, signal 48 representing the obtained difference is supplied to the switch 50. Of course the engine is still in a state of being controlled based on EPR, N 1 is a function of the EPR than EPR schedules incorporated in the control section.

EPRモード故障が生じると信号52がスイッチ50に供給
される。信号52が存在しなければスイッチ50の出力53は
信号48の各時点での計算値になりロー選択ゲート54に供
給される。一方スイッチ50に信号52が供給されるとスイ
ッチ50の出力信号53はスイッチ50に信号52が供給される
直前の信号48の計算値に対応する信号56になる。これ以
降はこの時の信号48の値がロー選択ゲート54に連続的に
供給される。
A signal 52 is provided to switch 50 when an EPR mode failure occurs. If the signal 52 is not present, the output 53 of the switch 50 becomes the value calculated at each point of the signal 48 and is supplied to the row selection gate 54. On the other hand, when the signal 52 is supplied to the switch 50, the output signal 53 of the switch 50 becomes a signal 56 corresponding to the calculated value of the signal 48 immediately before the signal 52 is supplied to the switch 50. Thereafter, the value of the signal 48 at this time is continuously supplied to the row selection gate 54.

関数発生器58は航空機のマッハ数Mnをあらわす信号60
及びEPRスケジュールをあらわす制御部分36からの信号6
1を連続的に供給される。関数発生器58はこれらの入力
信号にもとづいて低圧圧縮機入口温度に対して補正され
た低圧圧縮機速度をあらわす信号62(NEC2)を発生す
る。本発明の技術分野で周知のように、補正された低圧
圧縮機速度をあらわす信号62と適当な乗数信号64(低圧
圧縮機入口温度の関数)とが乗算器66に供給され低圧側
ロータ速度(NE)の推定値をあらわす信号68が求められ
る。この低圧側ロータの推定速度信号68は減算器70でN
1REFより減算され、得られた差信号72がスイッチ74に供
給される。
The function generator 58 is a signal 60 representing the Mach number Mn of the aircraft.
And signal 6 from the control section 36 representing the EPR schedule
1 is supplied continuously. Function generator 58 generates a signal 62 representative of the low pressure compressor speed corrected for low compressor inlet temperature on the basis of these input signals (N E C 2). As is well known in the art of the present invention, a signal 62 representing the corrected low pressure compressor speed and an appropriate multiplier signal 64 (a function of the low pressure compressor inlet temperature) are provided to a multiplier 66 to provide a low pressure rotor speed ( A signal 68 representing an estimate of N E ) is obtained. The estimated speed signal 68 of the low-pressure side rotor is N
The difference signal 72 obtained by subtracting from 1REF is supplied to the switch 74.

EPRモード故障が生じると信号76がスイッチ74に供給
される。信号76が存在しない場合はスイッチ74は各時点
の信号72の計算値をそのまま通過させる。一方信号76が
供給されるとスイッチ74の出力信号78はスイッチ74が信
号76を供給される直前の信号72の計算値をあらわす信号
80に等しくなる。すなわち、信号78の値はN1REFと、EPR
スケジュール及び現時点のエンジンスロットル設定値に
もとづいて推定された低圧ロータ速度との差をあらわ
す。この低圧ロータ速度の推定値は各時点の低圧ロータ
速度N1にもとづくものではない。そこで、スロットルを
動かした直後かつエンジンが以前の速度から新たな速度
へ移行する前にEPRスケジュールが使用不能あるいは信
頼できなくなった場合でも推定圧縮機速度NEをあらわす
信号68は新たなスロットル設定に対応したEPRスケジュ
ールで使われる速度に略等しくなる。これに対し、速度
信号44はEPRモード故障の際の実際のエンジン速度であ
り、これはスロットル設定及びEPRスケジュールにもと
づいた望ましい速度と大きく異なっている。
A signal 76 is provided to switch 74 when an EPR mode failure occurs. When the signal 76 is not present, the switch 74 passes the calculated value of the signal 72 at each time as it is. On the other hand, when the signal 76 is supplied, the output signal 78 of the switch 74 is a signal representing the calculated value of the signal 72 immediately before the switch 74 is supplied with the signal 76.
Equals 80. That is, the value of signal 78 is N 1REF and EPR
It represents the difference from the low-pressure rotor speed estimated based on the schedule and the current engine throttle setting. Estimates of the low-pressure rotor speed is not based on the low-pressure rotor speed N 1 at each time point. Therefore, the signal 68 representing the estimated compressor speed N E even if the EPR schedule can no longer disabled or reliable use before and engine immediately move the throttle is changed from the previous speed to a new speed to the new throttle setting It is approximately equal to the speed used in the corresponding EPR schedule. In contrast, speed signal 44 is the actual engine speed in the event of an EPR mode failure, which is significantly different from the desired speed based on throttle settings and EPR schedule.

速度差信号78及び53はいずれもロー選択ゲート54に供
給され2つの信号のうち低側の信号が出力信号82として
選択されてハイ選択ゲート84に供給される。このハイ選
択ゲート84には信号82の他に信号86が供給される。この
信号86は常にゼロとされる。そこで信号82が負の場合ハ
イ選択ゲート84の出力信号88はゼロになる。それ以外の
場合は信号88の値は信号82の値と等しくなる。このハイ
選択ゲート84を設けることにより信号88(N1REFトリ
ム)が負になることが回避される。信号88が負になる事
態は減速中にEPRモード故障が生じた場合に発生する。
信号88が負になると信号92の値がN1REFよりも大きくな
るが、N1REFはエンジンの安全な運転に際し許容される
低圧圧縮機の最大速度であるためかかる事態は避けねば
ならない。この結果、N1REFには負のトリムのみが加え
られる。
The speed difference signals 78 and 53 are both supplied to the low selection gate 54, and the lower signal of the two signals is selected as the output signal 82 and supplied to the high selection gate 84. The high select gate 84 is supplied with a signal 86 in addition to the signal 82. This signal 86 is always zero. Thus, if the signal 82 is negative, the output signal 88 of the high select gate 84 will be zero. Otherwise, the value of signal 88 is equal to the value of signal 82. By providing the high select gate 84, the signal 88 ( N1REF trim) is prevented from becoming negative. Negative signal 88 occurs when an EPR mode failure occurs during deceleration.
The value of the signal 92 when the signal 88 becomes negative is larger than N 1REF, N 1REF the situation according for the maximum speed of the low pressure compressor acceptable upon safe operation of the engine must be avoided. As a result, only negative trim is added to N1REF .

信号88の値は減算器90中にN1REFより減算され、その
結果形成された差信号92が現在の実際の低圧側圧縮機速
度をあらわす信号44と共に減算器94に供給される。こう
して得られた実際のエンジン速度N1と望ましいエンジン
速度との差をあらわす信号92が制御部分36に供給され
る。EPR信号34あるいは制御部分36中に格納されているE
PRスケジュールが使えなくなったりあるいは信頼できな
くなった場合、制御部分36は弁26を制御して燃料流量を
誤差信号96がゼロになるように変化させる。
The value of signal 88 is subtracted from N 1 REF into a subtractor 90, and the resulting difference signal 92 is provided to a subtractor 94 along with a signal 44 representing the current actual low side compressor speed. Signal 92 representing the difference between the actual engine speed N 1 and the desired engine speed thus obtained is supplied to the control portion 36. EPR signal 34 or E stored in control section 36
If the PR schedule becomes unavailable or unreliable, the control section 36 controls the valve 26 to change the fuel flow such that the error signal 96 becomes zero.

定常状態で運転中のエンジンに「バンプ」が生じるの
を回避するには制御システムのトリム制限機構がエンジ
ンの定常動作中にEPRモード故障が生じた場合にトリム
動作に影響しないことが必要である。これは信号68の値
がEPRモードにおいてスロットル設定に対応する圧縮機
速度の値よりも常に小である場合に保証される。従っ
て、関数発生器58で使用されるマッハ数曲線はEPRモー
ド故障が生じた場合にNEがEPRスケジュールで指定され
る速度を決して超えないように、好ましくはそれよりや
や小になるように選択される。
To avoid "bumps" in the engine operating at steady state, the trim limit mechanism of the control system must not affect the trim operation if an EPR mode failure occurs during steady state operation of the engine . This is guaranteed if the value of signal 68 is always smaller than the value of the compressor speed corresponding to the throttle setting in EPR mode. Accordingly, as the Mach number curve used with the function generator 58 never exceeds the rate at which N E is designated by the EPR schedule when EPR mode failure has occurred, preferably selected it than to slightly become small Is done.

本実施例では主パラメータをEPRとしたが、本発明はE
PR以外の主パラメータ(例えばファン圧力比あるいは加
重ファン/エンジン圧力比)を使用する場合にも適用で
きるのは勿論である。
In this embodiment, the main parameter is set to EPR.
Of course, the present invention can be applied to a case where a main parameter other than PR (for example, a fan pressure ratio or a weighted fan / engine pressure ratio) is used.

エンジンを動作させる際に制御システムで必要とされ
るパラメータのあるものが故障した場合、そのパラメー
タの実測値のかわりに合成値を計算して使用することが
公知である。例えば、燃焼室圧を本出願人が所有するデ
ービッド エム.ニュワース他の米国特許第4,212,161
号により合成することが可能である。本制御システムで
はN1の合成値(以下N1SYNと記す)を計算しN1の実測値
が得られない場合や信頼できない場合に使用するのが好
ましい。
It is known that if some of the parameters required by the control system in operating the engine fail, a composite value is calculated and used instead of the measured value of that parameter. For example, the combustion chamber pressure is owned by the present applicant, David M. Newworth et al., U.S. Patent No. 4,212,161
It is possible to synthesize by the number. Preferably used when you can not or if reliable measured value of N 1 calculated combined value of N 1 (hereinafter referred to as N SYN) can not be obtained in the present control system.

別の制御モードに急に切換える場合、パラメータの実
測値から合成値への切換えの際に「バンプ」が発生する
可能性がある。第2図の制御論理はかかるバンプを除去
する技術を示す。第2図の例では合成されるパラメータ
はN1である。N1の合成値は最も新しい有効な情報にもと
づいて計算され、常に更新されており、N1の実測値が使
用不能になったり信頼できなくなったりした場合(N1
障)いつでも使用することができる。第2図を参照する
に、航空機のマッハ数と、低圧圧縮機入口での温度につ
いて補正された高圧圧縮機速度(N2C2)とが関数発生器
200に供給される。関数発生器200は定圧圧縮機入口での
温度について補正された低圧圧縮機速度の推定値(N
1SYNC2)をあらわす出力信号202を出力する。信号202の
値はマッハ数と補正高圧圧縮機速度との間に成立するエ
ンジンの定常動作特性にもとづいて経験的に導かれた関
係より求められる。
When suddenly switching to another control mode, a “bump” may occur when switching from the actually measured value of the parameter to the composite value. The control logic of FIG. 2 illustrates a technique for removing such bumps. Parameter synthesized in the example of Figure 2 is N 1. Combined value of N 1 is calculated based on the most recent valid information, constantly updated, that measured value of N 1 is used when you may become unreliable or unavailable (N 1 fault) at any time it can. Referring to FIG. 2, the Mach number of the aircraft and the high-pressure compressor speed (N 2 C 2 ) corrected for temperature at the low-pressure compressor inlet are function generators.
Supplied to 200. The function generator 200 provides an estimate of the low pressure compressor speed corrected for the temperature at the constant pressure compressor inlet (N
SYN C 2) to output an output signal 202 representing the. The value of signal 202 is determined from an empirically derived relationship based on the steady state operating characteristics of the engine established between the Mach number and the corrected high pressure compressor speed.

本発明の技術分野で周知の如く、低圧圧縮機の速度推
定値信号202と適当な乗数信号204(これは第1図の乗算
器64の場合の乗数と同じ)とが乗算器205に供給されて
低圧ロータ速度(N1SYN)の推定値ないし合成値をあら
わす信号206が得られる。N1SYNの値をあらわす信号206
はエンジンの定常状態動作の際の高圧ロータと低圧ロー
タとの間の経験的関係にもとづいており、信号206は補
償器208を通される。エンジンが過度的動作を行なう際
補正高圧ロータ速度N2C2の動的特性が出力N1SYNC2の特
性と置換えられる。定常状態では補償器208は作用しな
い。このような補償器は本発明の技術分野では周知であ
る。
As is well known in the art of the present invention, a low pressure compressor speed estimate signal 202 and an appropriate multiplier signal 204 (which is the same as the multiplier for multiplier 64 in FIG. 1) are provided to multiplier 205. As a result, a signal 206 representing an estimated value or a composite value of the low-pressure rotor speed (N 1 SYN ) is obtained. Signal 206 representing the value of N 1SYN
Is based on an empirical relationship between the high and low pressure rotors during steady state operation of the engine, and the signal 206 is passed through a compensator 208. Engine dynamic characteristics of the correction pressure rotor speed N 2 C 2 when undue behavior replaced with the characteristics of the output N 1SYN C 2. In the steady state, the compensator 208 does not operate. Such compensators are well known in the art of the present invention.

補償器208よりライン99上に出力されるN1SYN出力信号
99はN1の実測値をあらわす信号44と共に減算器100に連
続的に供給される。減算器100より出力される信号99と4
4の差信号102はN1が故障している(すなわち使用できな
いか信頼できない)か否かをあらわす信号106と共にス
イッチ104に供給される。
N 1SYN output signal output on line 99 from compensator 208
99 is continuously supplied to the subtracter 100 together with the signal 44 representing the measured value of N 1. Signals 99 and 4 output from subtractor 100
The difference signal 102 of 4 is supplied to the switch 104 with signal 106 indicating whether N 1 has failed (i.e. unreliable or unavailable).

信号106がN1が正常であることを示している場合、ス
イッチ104の出力信号108はN1とN1SYNの各時点での差の
計算値をあらわす。一方、信号106がN1が不良であるこ
とを示した場合は出力信号108はスイッチ104に故障を告
げる信号が供給される直前のN1とN2SYNとの差の計算値
をあらわす信号110に等しくなる。いずれにせよ、スイ
ッチ104の出力信号108はN1SYNをあらわす信号99と共に
減算器112に送られ減算器112の出力信号114がN1の実測
値をあらわす信号44と共に別のスイッチ116に送られ
る。
If the signal 106 is N 1 indicates that it is a normal, the output signal 108 of the switch 104 represents the calculated value of the difference at each time point N 1 and N SYN. On the other hand, the output signal 108 case shown that signal 106 is N 1 is defective in the signal 110 indicating the calculated value of the difference between N 1 and N SYN immediately before the signal telling the failure to switch 104 is supplied Become equal. In any case, the output signal 108 of the switch 104 is sent to the subtractor 112 together with the signal 99 representing N 1 SYN, and the output signal 114 of the subtractor 112 is sent to another switch 116 together with the signal 44 representing the actual measured value of N 1 .

故障指示信号106はまたスイッチ116にも供給される。
信号106がN1が正常であることを指示していればN1をあ
らわす信号44はスイッチ116を通過し出力信号118として
出力される。一方N1が不良であれば信号118はN1の推定
値をあらわす信号114と同じ値をとる。好ましい実施例
では信号118が第1図減算器94に供給される信号44を置
換える。
The failure indication signal 106 is also supplied to the switch 116.
Signal 106 is a signal 44 representing the N 1 if indicates that N 1 is normal is output as the output signal 118 passes through switch 116. If on the other hand N 1 defective signal 118 takes the same value as the signal 114 representing the estimated value of N 1. In the preferred embodiment, signal 118 replaces signal 44 provided to subtractor 94 in FIG.

本発明によればN1が故障した瞬間(すなわちN1SYN
使用に切換えた瞬間)に出力信号114の値が、及びこれ
に伴って信号118の値も、実質的に故障の直前に得られ
た正常なN1の測定値に等しくされる。その結果、切換え
の瞬間にバンプが生じることはなく、エンジンはN1SYN
の関数として連続的に制御される。
The value of the output signal 114 in accordance with the present invention the moment that N 1 fails (i.e. the moment of switching to the use of N SYN) is, and the value of the signal 118 with the also obtained just before the substantially failure It is equal to the normal measurements of N 1 was. As a result, no bumps occur at the moment of switching and the engine is N 1SYN
Is controlled continuously as a function of

以上説明した実際のエンジン速度から合成エンジン速
度への切換えの際のバンプを除去する方法は任意の実測
パラメータを使用したエンジン制御からそのパラメータ
の合成値を使用したエンジン制御に制御パラメータを切
換える場合にも有効であることは明らかである。
The method for removing bumps when switching from the actual engine speed to the composite engine speed described above is used when switching control parameters from engine control using an arbitrary measured parameter to engine control using a composite value of the parameter. It is clear that is also effective.

本発明の思想及び要旨内で様々な変形や省略が可能で
ある。
Various modifications and omissions are possible within the spirit and scope of the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明になる制御装置を使用した2軸ガスター
ビンエンジンの概略的ブロック図、第2図は本発明制御
装置の別の実施例を示す図である。 10…ガスタービンエンジン、12…低圧圧縮機、14…低圧
タービン、16…高圧圧縮機、18…高圧タービン、20…燃
焼部、22…燃料ノズル、24…燃焼室、26…燃料ノズル
弁、28…P2信号、30…P5信号、32…除算器、34…EPR信
号、36,40…制御部分、38,53,56,78,80,82,86,88,92,10
2,106,108,110,114,118,202,204,206…信号、42…N1REF
信号、44…N1信号、46,70,90,94,100,112…減算器、48,
72…差信号、50,74,104,116…スイッチ、52,76…EPRモ
ード故障信号、54,84…ゲート、58,200…関数発生器、6
0…マッハ数信号、61…EPRスケジュール信号、62…NEC2
信号、64…乗数信号、66,205…乗算器、68…NE信号、96
…誤差信号、99…ライン、208…補償器。
FIG. 1 is a schematic block diagram of a two-shaft gas turbine engine using a control device according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of the control device of the present invention. 10 gas turbine engine, 12 low-pressure compressor, 14 low-pressure turbine, 16 high-pressure compressor, 18 high-pressure turbine, 20 combustion section, 22 fuel nozzle, 24 combustion chamber, 26 fuel nozzle valve, 28 ... P 2 signal, 30 ... P 5 signals, 32 ... divider, 34 ... EPR signal, 36, 40 ... control part, 38,53,56,78,80,82,86,88,92,10
2,106,108,110,114,118,202,204,206 ... signal, 42 ... N 1REF
Signal, 44 ... N 1 signal, 46,70,90,94,100,112 ... subtractor, 48,
72 ... difference signal, 50, 74, 104, 116 ... switch, 52, 76 ... EPR mode failure signal, 54, 84 ... gate, 58,200 ... function generator, 6
0 ... Mach number signal, 61 ... EPR schedule signal, 62 ... N E C 2
Signal, 64 ... multiplier signal, 66,205 ... multiplier, 68 ... N E signal, 96
... error signal, 99 ... line, 208 ... compensator.

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ガスタービンエンジンの動作を第1のパラ
メータの実際値(N1,44)の関数として制御すると同時
に該第1のパラメータの合成値(N1SYS,99)を連続して
計算し該第1のパラメータの実際値が使用不可となった
場合に該第1のパラメータの合成値にもとづいて制御す
る動作を行なう制御装置によるガスタービンエンジン
(10)の制御方法であって: 該第1のパラメータの合成値(99)と実際値(44)との
差として定義されるトリム値(102)を連続的に計算し
(100); 該第1のパラメータの実際値が使用不可となると該トリ
ム値を使用不可前の計算値に固定し(104); 該第1のパラメータの実際値が使用不可となった後は第
1のパラメータの合成値(99)に該固定トリム値を連続
的に適用してトリムされた合成値(114)を形成し(11
2); 該第1のパラメータの実際値が使用不可となった後は該
第1のパラメータのトリムされた合成値(144)を該第
1のパラメータの実際値(44)のかわりに使用すること
を特徴とする方法。
1. A method for controlling the operation of a gas turbine engine as a function of an actual value of a first parameter (N 1 , 44) and simultaneously calculating a composite value of the first parameter (N 1SYS , 99). A method of controlling a gas turbine engine (10) by a control device that performs an operation of controlling based on a combined value of the first parameter when an actual value of the first parameter becomes unusable: Continuously calculating (100) a trim value (102) defined as the difference between the composite value (99) and the actual value (44) of the first parameter; when the actual value of the first parameter becomes unusable Fixing the trim value to the calculated value before use is disabled (104); after the actual value of the first parameter is disabled, the fixed trim value is continued to the composite value (99) of the first parameter Applied to form a trimmed composite value (114) (11
2); after the actual value of the first parameter becomes unusable, use the trimmed composite value (144) of the first parameter instead of the actual value (44) of the first parameter A method comprising:
【請求項2】該制御装置が使用するトリムされた第1の
パラメータの合成値は該第1のパラメータの実際値が使
用不可となった際に使用不可になる直前に得られた実際
値に等しい値を有することを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein the composite value of the trimmed first parameter used by the control device is an actual value obtained immediately before the actual value of the first parameter becomes unavailable when the actual value of the first parameter becomes unavailable. 2. The method according to claim 1, wherein the method has equal values.
【請求項3】該第1のパラメータはエンジン速度(N1
であり、エンジン速度の実際値が使用不可となった際に
最初に使われるエンジン速度のトリムされた合成値は使
用不可となる直前に得られたエンジン速度の実際値に等
しい値を有することを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の方法。
3. The first parameter is an engine speed (N 1 ).
And that the trimmed composite value of the engine speed used first when the actual value of the engine speed becomes unavailable has a value equal to the actual value of the engine speed obtained immediately before it became unavailable. The method of claim 1, wherein the method is characterized in that:
【請求項4】圧縮機(12,16)と、燃焼器(24)と、タ
ービン(14,18)と、第1のパラメータの実際値を連続
的に測定する手段とを有するガスタービンエンジンの動
作を制御するための、該エンジンを該第1のパラメータ
(N1)の実際値の関数として制御する手段(200)と、
該第1のパラメータの実際値が使用不可となった場合に
備えて該第1のパラメータの合成値を連続して計算する
手段とを含んだガスタービンエンジンの制御装置であっ
て: 該第1のパラメータの合成値(99)と実際値(44)との
差として定義されるトリム値(102)を連続的に計算す
る手段(100)と; 該第1のパラメータの合成値が信頼性をもって決定でき
ない場合に故障信号(106)を発生する手段と; 該故障信号を供給されてトリム値を該故障信号が供給さ
れる直前に得られた計算値に固定する手段(104)と; 該故障信号を供給された後、該第1のパラメータの合成
値に該固定されたトリム値を連続して適用してトリムさ
れた合成値(114)を形成する手段(112)と; 該故障信号を供給された後、該第1のパラメータの実際
値(44)のかわりに該第1のパラメータのトリムされた
合成値(114)を使ってエンジンを制御する手段とより
なることを特徴とする装置。
4. A gas turbine engine comprising a compressor (12, 16), a combustor (24), a turbine (14, 18), and means for continuously measuring an actual value of a first parameter. Means (200) for controlling the engine as a function of the actual value of the first parameter (N 1 ) for controlling operation;
Means for continuously calculating a composite value of the first parameter in case the actual value of the first parameter becomes unusable. Means (100) for continuously calculating a trim value (102) defined as the difference between the composite value (99) of the parameter and the actual value (44); Means for generating a fault signal if not determined; means for receiving the fault signal and fixing a trim value to a calculated value obtained immediately before the fault signal is supplied; and Means (112) for continuously applying the fixed trim value to the composite value of the first parameter after receiving the signal to form a trimmed composite value (114); After being supplied, instead of the actual value (44) of the first parameter Apparatus characterized by comprising more as means for controlling the engine with the trimmed composite value of the first parameter (114).
【請求項5】該第1のパラメータは圧縮機速度であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の装置。
5. The apparatus according to claim 4, wherein said first parameter is a compressor speed.
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